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动物影像学在不同模型中应用

时间:2022-12-12 阅读:1127
影像学检测是非常重要的诊断技术。小动物影像学检测技术作为整体动物模型药物治疗研究的关键点,对临床前药物研发的进程起着不容忽视推进作用。
动物影像学是利用各种医学成像技术显示小动物体内的器官和组织结构正常和异常的影像,通过影像分析,了解动物解剖与生理功能状况及病理变化,从而对动物疾病进行诊断。




动物影像学检测


1、小动物辐照

生物辐照仪是一款利用高电压发生装置产生高电压作用在X射线球管上发出X射线对细胞、小动物等生物样品进行照射。

主要用途

1、干细胞:骨髓消融与移植等;

2、免疫学:如细胞培养与分裂抑制研究、T/B细胞的研究和血液细胞、移植免疫、免疫抑制治疗等;

3、细胞水平:细胞凋亡或老化,信号转导,激活位点或因子;

4、基因组学:基因稳定性研究、DNA损伤;

5、癌症生物学:癌症干细胞,肿瘤照射,放疗致死剂量研究等;

6、微生物学:微生物免疫、微生物DNA损伤研究、微生物抗辐射研究、微生物致弱与灭活等;

7、饲养层细胞制备;

8、药物研究:抗辐射药物、辐射增敏药物等。



2、小动物活体成像

通过生物发光及荧光两种技术对研究对象进行光学标记,使其具有发光的性质,再通过成像技术及设备对光信号进行采集后用于2D、3D成像。让研究人员能够直接监控活体生物体内的细胞活动和基因行为。

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通过活体动物体内成像系统,可以观测到疾病或癌症的发展进程以及药物治疗所产生的反应,并可用于病毒学研究、构建转基因动物模型、siRNA研究、干细胞研究、蛋白质相互作用研究以及细胞体外检测等领域。具体应用举例如下:


(1)癌症与抗癌药物研究:活体生物发光成像能够无创伤地定量检测小鼠整体的原位瘤、转移瘤及自发瘤。

(2)免疫学与干细胞研究:将荧光素酶标记的造血干细胞移植入脾及骨髓,可用于实时观测活体动物体内干细胞造血过程的早期事件及动力学变化。

(3)细菌侵染研究:可以用标记好的革兰氏阳性和阴性细菌侵染活体动物, 观测其在动物体内的繁殖部位、数量变化及对外界因素的反应。

(4)抗生素药物:利用标记好的细菌在动物体内对药物的反应,医药公司和研究机构可用这种成像技术进行药物筛选和临床前动物实验研究。

(5)疾病模型:将靶基因、靶细胞、病毒及细菌进行荧光素酶标记,同时转入动物体内形成所需的疾病模型,包括肿瘤、免疫系统疾病、感染疾病等等。可提供靶基因在体内的实时表达和对候选药物的准确反应,还可以用来评估候选药物和其它化合物的毒性。为药物在疾病中的作用机制及效用提供研究方法。

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3、Micro-CT

Micro-CT(MicroComputedTomography,微计算机断层扫描技术),又称微型CT、μCT,是一种非破坏性的3D成像技术,是当X-射线透过样本时,样本的各个部位对X-射线的吸收率不同,最终在X-射线检测器上成像,再通过计算机软件,将每个角度的图像进行重构,还原成3D图像,且分辨率极高,可以达到微米(μm)级别,具有良好的“显微”作用。

主要用途

1、对离体动物的骨骼、牙齿、生物材料等样品进行二维/三维的成像;

2、可在造影剂的辅助下,对活体动物的血管、骨骼、脏器、泌尿等系统进行二维/三维的成像;

3、在植物形态检测、材料结构测量、矿石含量分析、人体仿生材料研究、生物制药等众多领域也有很广泛的应用价植。



4、MRI检测

MRI是一种生物磁自旋成像技术,它是利用原子核自旋运动的特点,在外加磁场内,经射频脉冲激发后产生信号,用探测器检测信号并输入计算机,经过计算机处理转换后在屏幕上显示图像。

主要用途

磁共振成像(MRI)几乎可以用于动物身体任何部位的断层扫描。

头颈部:颅脑、颈部(甲状腺、颌下腺、淋巴结)、口腔、鼻咽、垂体、眼眶、视神经。

躯干部:腹腔、盆骨、肾脏、肾上腺、前列腺。

脊椎:颈椎、胸椎、腰椎。

关节:髋关节、膝关节、肩关节、肘关节。


  

5、小动物B超

超声波能穿透物体,向一定方向传播,如果碰到障碍,就会产生回声,不同的障碍物就会产生不相同的回声,人们通过仪器将这种回声收集、解析并显示在屏幕上以了解物体的内部结构。

主要用途

1.心脏疾病常见的如心肌梗塞,心肌肥厚,心衰及高血压等。

2.血管疾病比如观测动脉粥样硬化斑块的形成与消融,血栓的形成与消融。

3.肿瘤动态监测肿瘤体积的研究可追踪肿瘤随时间的生长与转归。

4.肝脏疾病对脂肪肝、肝硬化、肝肿瘤等进行探测和定位,追踪病灶的进展。

5.胚胎发育可以实现从胚胎发育第五天开始到新生再到成年小鼠的发育研究,检测胎盘、脐带血流,分析小动物心脏发育相关重大遗传性疾病的发生、发展的规律及治疗方案等。




影像学在不同模型中应用


1、骨关节炎动物模型

动物影像学技术用于OA 动物模型,为 OA 诊断、分型及疗效评估等研究提供了更为精确的影像学实验依据。

各种影像学技术在骨关节炎中的应用比较

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 2、肿瘤动物模型应用

在肿瘤动物模型实验中, 可以根据不同的实验目的、不同的研究方法、不同的研究单位选择一种或多种影像技术融合以实现 “实时、连续、无创、敏感、原位”的观察肿瘤动物模型。

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3、AD动物模型应用

通过MRI观测海马组织形态学变化。影像学可采用多种方法测量或估计海马体积的大小, 如单层海马面积的测量、 侧脑室颖角宽度测量、 海马周 围脑池宽度测量、 海马头部间距测量及海马容积测量等。



4、大鼠急性脊髓损伤动物模型应用

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MRI是目前临床最常用的无创性影像学检查手段,是所有无创性检查方法中对 SCI 损伤程度影像学评价最有意义的检查方法。



5、脑胶质瘤动物模型应用

人脑胶质瘤动物模型的稳定构建对脑肿瘤的发生、发展及临床研究至关重要,而影像学手段可作为一种可靠方法评价脑胶质瘤动物模型和定量、定性分析相关实验。

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国内小动物神经影像学技术的应用仍处于发展阶段。在小动物实验中,应依据疾病种类及观察指标选择相应的影像学技术,并适当拓展多角度的研究方案,使神经影像学技术得到更加精准、深入、合理的应用。